高速公路沥青路面使用性能评价的G1模型

1 高速公路沥青路面使用性能评价的高速公路沥青路面使用性能评价的 G1模型模型 赵振宇 长沙理工大学 交通运输工程学院 湖南 长沙 410076 摘摘 要要 公路在交通荷载和自然环境的共同作用下 路面使用性能会随着时间推 移而日益衰减 从而影响车辆的行驶速度和运输的安全性 经济性和舒适性 为了评估和预测路面使用性能状况 便于科学地养护和管理 文章将京珠高速 公路长沙段作为试验段进行研究 系统地提出了公路沥青路面使用性能评价的 指标体系 并且建立了 G1评价模型 最后结合选取路段的测试数据对其进行了 例证分析 使评价既符合高速公路的实际 又弥补了传统评价的不足 关键词 沥青路面 路面性能 模型 评价关键词 沥青路面 路面性能 模型 评价 中图分类号 中图分类号 U414 文献标志码 文献标志码 A The Evaluation Model of G1 of Asphalt Pavement Performance ZHAO Zhen yu School of Traffic and Transportation Engineering Changsha University of Science and Technology Changsha 410076 Hunan China Abstract The synthetically gray evaluation of asphalt pavement performance composes of the most part of the highway maintenance and economic analysis in management Under long term effect of traffic loads and environmental impacts the pavement performance will debase with time which has direct influence on driving safety and comfort with economic implications In order to evaluate and predict the present and future performance the paper use Changsha section of the Beijing Zhuhai Expressway as the test section to discuss and propos some evaluation indexes which can reflect road conditions systematically and establish the evaluation model of G1 Finally the paper analyzes the example with the test data of the selected sections The new method not only suits the reality of pavement type utilization of highway but also makes a supplement for traditional pavement performance assessment Key word asphalt pavement pavement performance the evaluation model evaluation 2 0 0 引引 言言 我国高速公路近些年的建设如火如荼 高速公路里程也在日益增加 随着 国家经济的发展 人民生活质量的提高 使得道路所承载的交通量也日益增多 同时 由于路面的作用荷载 使用条件 环境因素 路面本身结构的复杂性等 原因 路面的使用性能急剧下降 服务水平低 许多先期修建的高速公路相继 出现了不同程度的路面破损 需要进行不同程度的维修和养护 路面状况及其 变化规律也呈现出不同于一般公路的特点 对某一地区已建路面进行质量评价 就很有必要对该地区有代表性的路面进行全面调查 调查内容一般包括 外观 平整度 车辙 弯沉 摩擦系数等 由于在同一条高速公路上 不同的路段所 呈现的病害类型不同 严重程度不同 如何对这些指标测试的结果进行综合合 理的评价 1 1 路段调查路段调查 1 路段选取 选择京珠 北京到珠海 高速公路长沙段作为实验路段 将 测试路段分为 X 段 每段长度为 1000m 2 评价指标选取 通过对实验路段的调查研究应选择以下影响因素对该实验路段进行评价 裂缝 在路面破损中 裂缝是一个很严重的方面 最大车辙深度 车辙严 重是高速公路路面使用性能不同于一般公路的一个显著特点 路面平整度 良好的平整度性能是保证其具有快速 舒适等良好服务性能的一项重要指标 路面结构强度 以弯沉为代表的路面结构整体强度的衰减 直接导致了裂缝 等路面破损 路面抗滑能力 据调查全线行车道的摩擦系数全部低于养护规 范要求 评价标准分为 5 个等级 优 良 中 次 差 3 专家组成员 专家组由道路养护工程师和管理者 3 人 路面工程研究人 员 4 人和道路使用者 3 人组成 共 10 人 专家组分别对每一段进行测试和评价 并且做记录 4 资料汇总 调查结束后 测试人员将每一路段所测的性能指标进行汇总 并填写影响因素重要程度调查表 见表 1 表表 1 京珠高速公路个各路段影响因素程度调查表京珠高速公路个各路段影响因素程度调查表 评价指标 路段裂缝车辙平整度结构强度抗滑能力 1优 次中优 2 良良次中 3次差次中优 4次次次中差 n 2 2 G1G1 法法 公路养护技术规范 JTJ073 96 是用平整度 破损 强度和抗滑四个指 标对整个路面的使用性能状况进行评价 并按照相应的 PQI PCI SSI 和 BPN 四项指数选择养护对策 此法是一种确定性的评价方法 其优点是评价模型简 单 路面综合评定指标以及各分指标清楚直接 数据易于采集 但是此法并未 提出将不同路段所呈现的病害指标进行分析然后进行综合评价 层次分析法 AHP 把研究对象作为一个系统 按照分解 比较判断 综 3 合的思维方式进行决策 是一种系统性的分析方法 这种方法既不单纯追求高 深数学 又不片面的注重行为 逻辑 推理 而是把定性方法与定量方法有机 的结合起来 是一种简洁实用的决策方法 该法主要是从评价者对评价问题的 本质 要素的理解出发 比一般的定量方法更讲求定性的分析和判断 所需的 定量数据信息较少 但是此法的作用是从被选方案中选择较优者 次作用正好 说明该法只能从原有方案中进行选取 而不能为决策者提供解决问题的新方案 同时此法所获得的定量数据较少 定性成分多 不易令人信服 在指标过多时 此法的数据统计量过大且权重难以确定 同时由此法所得的结论和算法都建立 在判断矩阵的一致性的基础上 为了解决 AHP 法存在的不足 本文采用求权的新算法 G1法 G1法是一 种主观赋权法 具有以下特点 不需要构造矩阵 更无需一致性检验 计算量 较 AHP 法成倍的减少 方法简便 直观 对同一层次中元素的个数没有限制 具有保序性 G1法的步骤 1 确定序关系 对于评价指标集 按以下步骤建立序关系 专家在指标集 m xxx 21 中选出最重要的指标 只选一个 记为 专家在余下的 m 1 个 m xxx 21 1 x 指标中选出最重要的的指标 只选一个 记为 专家在余下的 m k 2 x 1 个指标中选出最重要的指标 只选一个 记为 进过 m 1 次挑选 k x 剩下的评价指标 记为 m x 2 对与的重要程度进行判断 1 k x k x 设专家关于评价指标与的重要程度之比 的理性判断为 1 k x k x 1 k w k w k m m 1 3 2 k r 1 k w k w 当 m 较大时 由序关系可取 1 的赋值可参考表 2 m r k r 表表 2 2 的参考赋值表的参考赋值表 k r rk 说明 1 0 与同等重要 1 k x k x 1 2 比稍微重要 1 k x k x 1 4 比明显重要 1 k x k x 1 6 比强烈重要 1 k x k x 1 8 比极端重要 1 k x k x 3 权重系数的计算 1 2 1 m k m ki im rw k m m 1 3 2 1 k w k r k w 4 专家组确定的权重系数 4 在一位专家的排序中可能有 s 1 2 h 1 l 2 l h llls 1 位专家分别给出相同的序关系 并给出重要程度之比的理性赋值 则 h s s ll 1 s 1 2 h j 1 2 m s l k s kj s j w l w 1 1 于是可求出评价指标的权重系数 j x j 1 2 3 m h j h jjj w l l w l l w l l w 2 2 1 1 3 3 应应 用用 调查结束后 整体调查表 1 的统计数据见表 3 表表 3 3 京珠高速公路个各路段影响因素程度调查统计京珠高速公路个各路段影响因素程度调查统计 评价指标 路段裂缝车辙平整度结构强度抗滑能力 19 2 22 83 3 4 35 4 3 4 76 n 6 对统计数据进行处理 计算 得到 裂缝 车辙 平整度 结构强度 抗滑能力 0 086 0 173 0 399 0 235 0 107 评价结果表明 对整个实验路段 影响最大的因素是平整度 其次是结构强度 余下依次为车辙深度 抗滑能力 和裂缝 根据评价结果 为提高高速公路的使用寿命 对道路设计者及施工者 而言 应减小及改善路面的的不平整度 对道路的管理者而言 应设法保持道 路的畅通 对驾驶人员而言 应控制行车距离 保证安全行驶 4 结结 论论 本文以京珠高速公路试验路段路况实测数据为基础 应用由专家进行评分 决策的 G1分析法首先对改高速公路不同路段的路面使用性能进行分析评价 然 后在对整条高速公路的路面使用性能进行综合评价 并对其进行例证分析 为 高速公路路面养护评价 路面管理系统路况比较分析 以及路面养护对策的优 先排序提供了参考依据 5 参考文献 参考文献 1 胡群芳 刘文等 公路路面结构环境性能的评价研究 J 河南科学 2004 9 3 56 59 2 中华人民共